Эффект крайней виалы – это неприятное явление, которое возникает при лиофильной сушке с использованием подогреваемых полок. В результате этого эффекта ухудшается качество продукта во всех виалах по периметру полки по сравнению с остальной частью партии. В этой статье я расскажу, как поддерживающее кольцо и пустые виалы позволяют минимизировать негативные последствия эффекта крайней виалы. Кроме того, я предоставлю вам некоторые экспериментальные данные, чтобы продемонстрировать это явление на практике и показать, как поддерживающее кольцо помогает смягчить последствия этого эффекта.

Как-то я смотрел увлекательный документальный фильм об императорских пингвинах под названием «Марш пингвинов». Меня поразили сцены, где пингвины сбивались в кучу, плотно прижавшись друг к другу, чтобы пережить холодные антарктические зимы. Я задавался вопросом, как пингвины, которые находятся по краям, не замерзают до смерти, поэтому я нашел несколько исследовательских статей на эту тему. Оказывается, гигантская толпа пингвинов постоянно движется. Пингвинам, которые находятся в середине, становится жарко, поэтому они стараются сместиться на край, а пингвины по краям, напротив, толкаются, чтобы пробраться в середину и согреться. Природа действительно творит чудеса.

«Краевой» эффект интересует меня не только в отношении пингвинов. При выполнении лиофильной сушки я не меньше беспокоюсь о крайних виалах, размещенных по периметру полки.

При лиофилизации любая виала, которая не окружена шестью другими виалами, называется крайней. В отличие от крайних пингвинов, которые быстро замерзают, крайние виалы перегреваются, поскольку они подвергаются дополнительному теплообмену. Это дополнительное тепло возникает за счет излучения от акриловой камеры во время первичной сушки. Таким образом, крайние виалы получают больше энергии, что приводит к более высоким температурам продукта внутри них и к сокращению времени первичной сушки по сравнению с остальной частью партии.

Как я уже писал, в лиофильной сушилке с полками основная часть энергии передается образцу посредством проводимости.

Тем не менее, следует также учитывать влияние излучения и конвекции, поскольку они сказываются на качестве продукта и контроле процесса.

Излучение, проходящее через акриловую камеру, ускоряет сушку продуктов, которые находятся в виалах, расположенных по периметру полки, по сравнению с образцами в виалах, расположенных в середине. Это хорошо известное явление в лиофильной сушке называется эффектом крайней виалы. И существует несколько способов борьбы с этим неприятным явлением.

Отличным способом борьбы с эффектом крайней виалы послужит опоясывающее поддерживающее кольцо.

Это металлическое кольцо (см. рисунок ниже) размещают вокруг образцов, в качестве защиты, и которое позволяет уменьшить эффект крайней виалы.

Насколько эффективен этот инструмент? Что ж, у меня есть некоторые экспериментальные данные, отвечающие на этот вопрос, которыми я с удовольствием поделюсь с вами.

В эксперименте без использования защитного кольца, для сушки образцов  по периметру полки понадобилось 19 часов, тогда как для сушки образцов в середине потребовалось 23 часа. Используя поддерживающее кольцо в качестве защиты для внешних виал с образцами, мне удалось увеличить время сушки образцов по периметру на 2 часа. Таким образом, для сушки образцов во внешних виалах на этот раз понадобился 21 час, тогда как для сушки продуктов в остальных виалах как и прежде, потребовалось 23 часа. На графике, представленном ниже, пунктирными линиями показаны процессы лиофилизации без поддерживающего кольца, сплошными – с использованием поддерживающего кольца. Красные линии описывают профиль сушки внешнего ряда виал, а серая линия с длинным пунктиром указывает на температуру полки.

Следует отметить, что первый ряд образцов дополнительно защищает ряды в середине.

Вы можете разместить еще и дополнительный ряд виал вокруг ваших образцов, что также послужит защитой, в дополнение к поддерживающему кольцу.

Я предлагаю эти способы всем фанатам лиофилизации, которые хотят добиться большей однородности продукта и надежного контроля над процессом. Защитите свои виалы с образцами в лиофильной сушилке с полками.

Если применение поддерживающего кольца оказалось недостаточным для достижения идеальной однородности, вы можете создать дополнительную защиту, заполнив внешний ряд виалами с водой.

Случались ли у вас какие-нибудь неудачи при работе с лиофильной сушкой из-за эффекта крайней виалы? Вы уже пробовали использовать поддерживающее кольцо или, может быть, другие методы защиты образцов? Пожалуйста, напишите об этом в комментариях, я всегда с нетерпением жду ваших отзывов. Надеюсь, скоро увидимся в блоге.

До новых встреч,